Präzisionstechnologie hat in den vergangenen Jahrzehnten an Popularität gewonnen und bildet die Grundlage für die Digitalisierung der Landwirtschaft. Sie liefert Landwirten wertvolle Daten und Analysen für eine effizientere und nachhaltigere Betriebsführung.

Text: Natalie Noble / Fotos: Kevin Milner

In Hampshire, England, verwenden Edward du Val und sein Vater Henry Präzisionstechnologie, um die Effizienz- und Nachhaltigkeitsanforderungen an grüne Energie zu erfüllen. Ihre 405 ha großen Apsley Farms haben sie in nur acht Jahren von einem Ackerbetrieb in ein Unternehmen zur Erzeugung erneuerbarer Energie umgestellt - das erfordert Engagement und Durchhaltevermögen.

Diversifikation

Im November 2011 erfolgte die Grundsteinlegung für den Bau der ersten beiden Fermenter in Verbindung mit einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage (KWK). Ab Heiligabend 2012 produzierte die Anlage 500 kW Strom pro Stunde aus 230 m³ Biogas.

Im Jahr 2013 beschloss das Unternehmen, seine Anlage in das Gasnetz zu integrieren, um die Rentabilität zu verbessern. „Durch den Zugang zum Netz und zur Förderung für die Erzeugung von Wärme aus erneuerbaren Energien konnten wir die Zukunftsfähigkeit unseres Geschäfts sicherstellen“, erklärt Edward.

Während der Umstellung wurden zwei weitere Fermenter und eine zweite KWK-Anlage errichtet, die aus 505 m3 Biogas insgesamt 1.100 kW Strom pro Stunde erzeugen. Eine Gasreinigungsanlage trennt Kohlendioxid (CO2) von Methan (CH4) und reinigt 2.200 m³ Biogas, um 1.200 m3 Biomethan für das öffentliche Netz herzustellen.

Eine effiziente Produktion und Verwaltung sind die Schlüssel für den geschäftlichen Erfolg.

Edward du Val

Um noch effizienter und nachhaltiger wirtschaften zu können, baute die Familie 2016 eine zusätzliche Anlage zur Abscheidung und -Verflüssigung von CO2. Das bei der Biogaserzeugung angefallene CO² kann nun and Lebensmittel- und Getränkeindustrie verkauft werden.

Heute erreicht die Biogasanlage im Gesamtwert von 25 Mio. GBP den von den Regierungen erwarteten Return on Investment (ROI) von 12% und arbeitet fast CO²-neutral. Die Anlage produziert genügend regenerative Energie, um rund 8.500 Haushalte mit Gas zu versorgen, sowie genug Strom für den eigenen Bedarf der Biogasanlage.

Präzision

Die Erzeugung nachhaltiger erneuerbarer Energie ist das Hauptziel unseres Unternehmens erklärt Edward. „Eine effiziente Produktion und Verwaltung sind die Schlüssel für den geschäftlichen Erfolg. Außerdem müssen wir vierteljährlich Input- und Output-Daten für die Nachhaltigkeitsbewertung bereitstellen und einmal im Jahr ein Audit für den gesamten Betrieb durchführen. Dies umfasst auch die 40 Betriebe, die in einem Umkreis von 30 Meilen Mais und Roggen für uns anbauen.“

Genaue Daten sind daher unerlässlich. Hier kommen die Nahinfrarot-Technologie (NIR) und der HarvestLab 3000-Sensor ins Spiel. „Wir sind von dieser Technologie überzeugt und vertreten die Meinung, dass sie unsere Arbeit im Feld verbessern und die Anforderungen an Nachhaltigkeit und Aufzeichnungen erfüllen kann“, fügt er hinzu. „Von der Pflanzenproduktion bis zur Effizienz und Logistik der Biogasanlagen – wir entwickeln den fundierten Entscheidungsfindungsprozess innerhalb unseres Unternehmens kontinuierlich weiter.“

Vor der Ernte

Die Anlage benötigt 3.642 ha Fläche pro Jahr, die zu gleichen Teilen mit ertragreichen Mais- und Roggensorten bestellt werden. Beide Fruchtarten liefern etwa 250 m³ Biogas pro Tonne Erntegut. Der TM-Gehalt ist für die Biogasproduktion besonders wichtig, daher möchte Edward Mais und Roggen mit 32-42 % bzw. 36-46 % TM ernten.

Zu spätes oder zu frühes Ernten kann die Produktivität beeinträchtigen. "Wenn der TM-Gehalt 45 % überschreitet wird das Erntegut holzig, die Fermentierung dauert länger, und während des 150 Tage dauernden Prozesses kann nicht die potentiell mögliche Menge an Biogas erzeugt werden", erklärt Edward. "Ebenso kann zu nasses Erntematerial das Biogaspotential erheblich reduzieren."

Die Messung des TM-Gehaltes vor der Ernte ist daher unerlässlich. "Je nach Wetterlage können die Pflanzen im Juli schnell reifen, wobei der TM-Gehalt des Roggens um 0,5 % pro Tag und des Maises um etwa 1 % pro Woche zunimmt."

Wir können dann festlegen, welche Felder als nächstes geerntet werden sollen, die Logistik planen, und so Zeit, Kraftstoff und Arbeitskräfte sparen.

Edward du Val

Edward verwendet den HarvestLab-Sensor direkt vor Ort mit einer 12-V-Batterie und einem Laptop auf dem Rücksitz seines Pick-ups. „Wir können die Proben sofort analysieren und wissen innerhalb von Minuten den TM-Gehalt“, sagt er. „Wir können dann festlegen, welche Felder als nächstes geerntet werden sollen, die Logistik planen, und so Zeit, Kraftstoff und Arbeitskräfte sparen. Außerdem wissen wir, wieviel Material für die Fermenter zur Verfügung steht, und verfügen über detaillierte Aufzeichnungen für die regelmäßigen Überprüfungen.“

Während der Ernte

Bei der Ernte liefert der NIR-Sensor Daten in Echtzeit, die sowohl für die Verwaltung der Vertragsanbaubetriebe als auch für die Optimierung der Biograsproduktion und für die Auszeichnungspflichten verwendet werden.

"Die Vertragspartner bauen die Früchte an, aber wir ernten sie und lagern das gesamte Erntegut vor Ort in einem versiegelten Lagersystem ein", erklärt Edward. Der Sensor ist am Feldhäcksler angebracht und arbeitet mit dem RTK-Lenksystem zusammen, sodass der Fahrer den Ertrag sowie Nährstoffbestandteile und Trockenmasse sofort erkennen kann. Diese Datensätze helfen bei der Rechnungsstellung und der Verwaltung der Vertragsbetriebe.

Sobald die Pflanzen vom Lager zum Fermenter gebracht wurden, verwendet Edward den NIR-Sensor an der Waage, um die TM- und Nährstoffparameter zu ermitteln. „Im Vergleich zu den Trockenmassetests im Ofen, der etwa 35 Minuten dauert, erhalten wir die Ergebnisse wesentlich schneller, was den Arbeitsablauf beschleunigt.“

Verwertung der Gärrest

Die Biogaserzeugung auf der Apsley-Farm ist soweit möglich in Kreisläufen organisiert. Die festen Gärreste werden als Dünger verwendet und bieten zusätzliches Einnahmepotential als Gartenmulch. Die flüssigen Gärreste werden entweder in die Biogasanlage zurückgeführt, um frisches Wasser zu sparen, oder sie werden als nährstoffreicher Flüssigdünger auf den Feldern ausgebracht.

Während der Ausbringung verwendet Edward den HarvestLab Sensor, um kontinuierlich den gesamten und den verfügbaren Stickstoff (N) sowie den Gehalt an Phosphor (P) und Kalium (K) zu messen. „Nachdem die NPK-Düngungsziele und Grenzwerte vom Traktor aus festgelegt wurden, kann der HarvestLab Sensor diese Informationen in das Leitsystem einspeisen, welches die Ausbreitungsgeschwindigkeit bestimmt. Wenn die Gärreste nicht gut durchmischt wurden, passt das System die Ausbringungsgeschwindigkeit an, um eine genaue und gleichmäßige Verteilung der Nährstoffe auf dem gesamten Feld ermöglichen. Das macht einen großen Unterschied gegenüber herkömmlichen Ausbringungsverfahren mit konstanter Geschwindigkeit, und ohne die Inhaltsstoffe wirklich zu kennen."

In der Biogaserzeugung gibt drei Prozessschritte, bei denen der Sensor verwendet wird: 

1. Vor der Ernte: Sowohl als mobile als auch als stationäre Einheit für die Prüfung des Gehalts an Futtertrockenmasse (TM).
2. Währen der Ernte: Als Sensor am Feldhäcksler zur Messung der TM und Inhaltsstoffe.
3. Während der Ausbringung von Gärresten: Messung des Nährstoffgehalts der flüssigem Gärreste bei der Ausbringung.

Quelle: JOHN DEERE